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Principe de la production de froid par dilution 3He/4He

Dans un cryostat à dilution classique, la partie hélium liquide (4,2 K) et la partie dilution sont intégrées en un dispositif unique. L'animation ci-après [1] est relative à un insert à dilution qui sépare ces deux fonctions. L'insert est fixé en dessous d'un cryostat à hélium liquide et le complément de froid est produit dans sa boîte à mélange.

Dans les deux cas, le rôle de la gravité est essentiel. On ne peut ni retourner, ni même incliner notablement ces dispositifs.

La dilution en gravité nulle

Les satellites travaillent en gravité nulle et un diffractomètre 4-cercles comme D10 tourne son échantillon en tous sens. Dans ces conditions, pour produire du froid par dilution ³He/⁴He, il fallait une astuce permettant de se passer la gravité pour assurer le mélange et c'est ce qui est présenté ici [2].

Le film montre une série de radiographies aux neutrons réalisées sur NEUTROGRAPH à l'ILL en 2005. On y voit la dilution progressive de goutelettes d'hélium-3 dans l'hélium-4 au sein d'un capillaire. Cette observation in situ du mécanisme de production du froid dans le cryostat de D10 a été rendu possible par le fait que He4 est quasi transparent aux neutrons alors que He3 est assez fortement opaque (effet isotopique).

Référence

1. "Explorer la matière avec les neutrons", A. Filhol (2004), Ed. iMediaSoft.
2. M. Enderle, S. Pujol, A. Hillenbach (Institut Laue-Langevin), A. Benoit (CRTBT CNRS) (2005) communication privée.

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